물에 농약의 모니터링을위한 특성화 및 패시브 샘플러의 응용 프로그램
Summary
A protocol about the characterization and application of five different passive sampling devices is presented.
Abstract
다섯 가지 물 패시브 샘플러 (124) 기존의 측정 및 현재 사용되는 농약에 대한 실험실 조건에서 보정 하였다. 이 연구는 패시브 샘플러 준비, 교정, 추출 방법 및 기기 분석을위한 프로토콜을 제공합니다. 샘플링 레이트 (R 용 S) 및 수동 샘플러 – 물 분배 계수 (K PW)는 실리콘 고무, 극성 유기 화학 통합 샘플러 POCIS-A, POCIS-B, SDB-RPS 및 C (18)의 디스크에 대해 계산 하였다. 선택된 화합물의 흡수가 자신의 물리 화학적 특성에 의존, 즉, 실리콘 고무 POCIS-A 반면, POCIS-B 및 SDB-을, (옥탄 올 – 물 분배 계수 (K OW)> 5.3 로그) 소수성 화합물에 대한 더 나은 이해를 보여 주었다 RPS 디스크는 친수성 화합물 (K OW <0.70를 기록)에 더 적합했다.
Introduction
살충제는 지속적으로 수생 환경 소개 및 수생 생물 1에 위험을 초래할 수 있습니다. 수성 환경에서 농약의 모니터링은 전형적으로 흐름 또는 일시적인 입력 (예를 들면, 침전, 결합 하수 오버 플로우, 하수 라군 자료) (2)의 변동에 잡아 샘플링 그러나,이 샘플링 기술은 완전히 농도의 시간적 변화를 고려하지 않습니다 사용하여 수행됩니다 3. 따라서, 모니터링 방법은 살충제와 관련된 환경 위험의 더 나은 추정을 개선 할 필요가있다. 수동 샘플링은 최소한의 인프라와 낮은 오염 물질 농도 4,5와 오랜 기간에 걸쳐 지속적으로 모니터링 할 수 있습니다.
패시브 샘플러는 지하수 (6) 모니터링, 신선한 물 7-10, 폐수 (11)와 해수 (12)에 대한 유용한 도구가 될 것으로 나타났다. 모니터링 목적 외에 <sup> 13, 14는 패시브 샘플러는 비 표적 분석 15 일 독성 시험 (16, 17)에 이용되어 있고, 대안으로서 sediment- 18을하는 생체 모니터링. 패시브 샘플러는 물에서 지속적으로 화학 물질을 축적 가중 평균 (TWA)이 14 농도의 시간을 제공합니다. 오염 물질의 흡수는 수동 샘플러 설계 샘플러 물질, 오염물의 물리 화학적 특성 및 환경 조건 (예를 들면, 물에 따라 샘플링 레이트 (R S)와 패시브 샘플러 – 물 분배 계수 (K PW)에 따라 난류, 온도) 13,14,19,20.
자세한 동영상은 교정과 물에 농약에 대한 패시브 샘플러를 적용하는 방법을 보여하는 것을 목표로하고있다. 구체적인 목적은 i)는 수동 SAMPL의 다섯 가지 유형을 사용하여 124 개별 농약에 대한 준비, 추출 및 기기 분석을 수행하기 위해 포함실리콘 고무를 포함, ERS, 극성 유기 화학 통합 샘플러 (POCIS) -A, POCIS-B, SDB-RPS와 C (18) 디스크, ⅱ) 실험실 흡수 연구에서 농약에 대한 R S와 K PW을 평가하고 ⅲ) 관심 방법과 각각의 패시브 샘플러에 대한 TWA 농도를 계산하는 대상 화합물의 적절한 패시브 샘플러를 선택하는 방법을 설명합니다.
참조 표준 및 패시브 샘플러 장치
표적 화합물 124 레거시 및 제초제, 살충제 및 살 진균제 (표 1)을 포함하여 현재 사용되는 살충제를 포함했다. 내부 표준 혼합물 (혼합물 IS) 페 노프 로프 (2,4,5-TP), clothianidin-D 3, ethion 및 terbuthylazine-D (5)를 포함. 기타 사용되는 화학 물질이 메탄올 (메탄올), 아세토 니트릴 (ACN), 아세톤 (ACE), 디클로로 메탄 (DCM), 시클로 헥산 (CH), 에틸 아세테이트 (EA)를 포함 석유 외그녀 (PE), 2- 프로판올, 25 % 암모니아수, 아세트산 (HAC) 및 포름산 (FA). 다섯 가지 수동 샘플링 장치는 실리콘 고무 POCIS-A 및 B-POCIS, SDB-RPS 및 C (18)의 디스크 1,21 포함한 것을 특징으로 하였다.
표 1. 패시브 샘플러 샘플링 속도 (R 'S, L 일 -1), 샘플러 – 물 분배 계수 (K'PW, L kg -1)과 방정식 (식.) 개인에 대한 현장 시료 농도의 계산에 사용 살충제가. (엘스 비어의 허가, 물, 1-11, 저작권 (2015)에서 농약의 모니터링을위한 크로마토 그래피 (A)의 저널, 1405, 루츠 렌스, Atlasi Daneshvar, 안나 E. 라우, 제니 Kreuger, 오 수동 샘플링 장치의 특성에서 재판 .) (22) 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
Protocol
Representative Results
Discussion
품질 관리, 표준 절차, 실험실 공백으로 검출 (LOD), 복구 및 반복성의 한계 (23)을 조사 하였다. 몇 살충제 낮은 농도 수준에서 블랭크 샘플에서 검출되었다. LOD를는 평균 LOD를 실리콘 고무 POCIS-A 1.7 PG 절대 1.6 열 분사 8.0 PG 절대했다 (3)의 잡음 비율로 신호의 조건에 맞는 검정 곡선의 최저점의 값으로 설정된 페이지 POCIS-B, SDB-RPS 디스크 3.0 페이지 절대 및 C (18) 디스크 절대 1.6 페…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The Swedish EPA (Naturvårdsverket) (agreement 2208-13-001) and Centre for Chemical Pesticides (CKB) are gratefully acknowledged for funding this project. We thank Märit Peterson, Henrik Jernstedt, Emma Gurnell and Elin Paulsson at the OMK-lab, SLU, for skillful assistance with analytical support and supply of pesticide standards.
Materials
| Methanol | Merck Millipore | 1.06035.2500 | |
| Acetonitrile | Merck Millipore | 1.00029.2500 | |
| Acetone | Merck Millipore | 1.00012.2500 | |
| 2-propanol | Merck Millipore | 1.00272.2500 | |
| Dichloromethane | Merck Millipore | 1.06054.2500 | |
| Ammoniak | Merck Millipore | 1.05428.1000 | Purity 25% |
| Formic acid | Sigma-Aldrich | 94318-50ML-F | Purity ~98% |
| Ethyl acetate | Sigma-Aldrich | 31063-2.5L | for pesticide residue analysis |
| Petroleum ether | Sigma-Aldrich | 34491-4X2.5L | for pesticide residue analysis |
| Acetic acid | Sigma-Aldrich | 320099-500ML | Purity ≥99.7% |
| Cyclohexane | Fisher Chemicals | C/8933/17 | for residue analysis |
| Empty polypropylene SPE Tube with PE frits, 20 μm porosity, volume 6 mL | Supelco | 57026 | |
| Empore SPE Disks, C18, diam. 47 mm | Supelco | 66883-U | Passive sampler |
| Empore SPE Disks, SDB-RPS (Reversed-Phase Sulfonate), diam. 47 mm | Supelco | 66886-U | Passive sampler |
| POCIS-A | EST | POCIS-HLB | Passive sampler |
| POCIS-B | EST | POCIS-Pesticide | Passive sampler |
| Polyethersulfone (PES) membranes | EST | PES | |
| Silicone rubber sheet | Altec | 03-65-4516 | Passive sampler |
| Agilent 5975C | Agilent Technologies | 5975C | GC-MS |
| HP-5MS UI | J&W Scientific | HP-5MS | Analytical column for GC-MS |
| Agilent 6460 | Agilent Technologies | 6460 | HPLC-MS/MS |
| Strata C18–E, 20 x 2 mm id and 20–25 μm particle size | Phenomenex | Strata C18–E | Online SPE column for LC-MS/MS |
| Strata X, 20 x 2 mm id and 20–25 μm particle size | Phenomenex | Strata X | Online SPE column for LC-MS/MS |
| Zorbax Eclipse Plus C18 | Agilent Technologies | Zorbax Eclipse Plus C18 | Analytical column for LC-MS/MS |
| Isolute phase separator, 25 mL | Biotage | 120-1907-E | |
| Stainless steel blind rivet, 3.2×10 mm | Ejot & Avdel | 951222 |
Referências
- Rodney, S. I., Teed, R. S., Moore, D. R. J. Estimating the toxicity of pesticide mixtures to aquatic organisms: A review. Hum. Ecol. Risk Assess. 19 (6), 1557-1575 (2013).
- Kreuger, J. Pesticides in stream water within an agricultural catchment in southern Sweden, 1990-1996. Sci. Total Environ. 216 (3), 227-251 (1998).
- Carlson, J. C., Challis, J. K., Hanson, M. L., Wong, C. S. Stability of pharmaceuticals and other polar organic compounds stored on polar organic chemical integrative samplers and solid-phase extraction cartridges. Environ. Toxicol. Chem. 32 (2), 337-344 (2013).
- Alvarez, D. A., et al. Development of a passive, in situ, integrative sampler for hydrophilic organic contaminants in aquatic environments. Environ. Toxicol. Chem. 23 (7), 1640-1648 (2004).
- Vrana, B., et al. Passive sampling: An effective method for monitoring seasonal and spatial variability of dissolved hydrophobic organic contaminants and metals in the Danube river. Environ. Pollut. 184, 101-112 (2014).
- Dougherty, J. A., Swarzenski, P. W., Dinicola, R. S., Reinhard, M. Occurrence of herbicides and pharmaceutical and personal care products in surface water and groundwater around Liberty Bay, Puget Sound, Washington. J. Environ. Qual. 39 (4), 1173-1180 (2010).
- Muñoz, I., Martìnez Bueno, M. J., Agüera, A., Fernández-Alba, A. R. Environmental and human health risk assessment of organic micro-pollutants occurring in a Spanish marine fish farm. Environ. Pollut. 158 (5), 1809-1816 (2010).
- Wille, K., et al. Rapid quantification of pharmaceuticals and pesticides in passive samplers using ultra high performance liquid chromatography coupled to high resolution mass spectrometry. J. Chromatogr. A. 1218 (51), 9162-9173 (2011).
- Poulier, G., et al. Estimates of pesticide concentrations and fluxes in two rivers of an extensive French multi-agricultural watershed: application of the passive sampling strategy. Environ. Sci. Pollut. Res. 22 (11), 8044-8057 (2015).
- Moschet, C., Vermeirssen, E. L. M., Singer, H., Stamm, C., Hollender, J. Evaluation of in-situ calibration of chemcatcher passive samplers for 322 micropollutants in agricultural and urban affected rivers. Water Res. 71, 306-317 (2015).
- Petty, J. D., et al. An approach for assessment of water quality using semipermeable membrane devices (SPMDs) and bioindicator tests. Chemosphere. 41 (3), 311-321 (2000).
- Metcalfe, C. D., et al. Contaminants in the coastal karst aquifer system along the Caribbean coast of the Yucatan Peninsula, Mexico. Environ. Pollut. 159 (4), 991-997 (2011).
- Allan, I. J., et al. Field performance of seven passive sampling devices for monitoring of hydrophobic substances. Environ. Sci. Technol. 43 (14), 5383-5390 (2009).
- Vrana, B., et al. Passive sampling techniques for monitoring pollutants in water. TrAC – Trend. Anal. Chem. 24 (10), 845-868 (2005).
- Allan, I. J., Harman, C., Ranneklev, S. B., Thomas, K. V., Grung, M. Passive sampling for target and nontarget analyses of moderately polar and nonpolar substances in water. Environ. Toxicol. Chem. 32 (8), 1718-1726 (2013).
- Escher, B. I., et al. Evaluation of contaminant removal of reverse osmosis and advanced oxidation in full-scale operation by combining passive sampling with chemical analysis and bioanalytical tools. Environ. Sci. Technol. 45, 5387-5394 (2011).
- Pesce, S., Morin, S., Lissalde, S., Montuelle, B., Mazzella, N. Combining polar organic chemical integrative samplers (POCIS) with toxicity testing to evaluate pesticide mixture effects on natural phototrophic biofilms. Environ. Pollut. 159 (3), 735-741 (2011).
- Booij, K., Smedes, F., Van Weerlee, E. M., Honkoop, P. J. C. Environmental monitoring of hydrophobic organic contaminants: The case of mussels versus semipermeable membrane devices. Environ. Sci. Technol. 40 (12), 3893-3900 (2006).
- Harman, C., Allan, I. J., Vermeirssen, E. L. M. Calibration and use of the polar organic chemical integrative sampler-a critical review. Environ. Toxicol. Chem. 31 (12), 2724-2738 (2012).
- Jonker, M. T. O., Der Heijden, S. A. V. a. n., Kotte, M., Smedes, F. Quantifying the effects of temperature and salinity on partitioning of hydrophobic organic chemicals to silicone rubber passive samplers. Environ. Sci. Technol. 49 (11), 6791-6799 (2015).
- Jansson, C., Kreuger, J. Multiresidue analysis of 95 pesticides at low nanogram/liter levels in surface waters using online preconcentration and high performance liquid chromatography/tandem mass spectrometry. J. AOAC Int. 93 (6), 1732-1747 (2010).
- Ahrens, L., Daneshvar, A., Lau, A. E., Kreuger, J. Characterization of five passive sampling devices for monitoring of pesticides in water. J. Chromatogr. A. 1405, 1-11 (2015).
- Royston, P. Approximating the Shapiro-Wilk W-test for non-normality. Stat. Comput. 2 (3), 117-119 (1992).
- Gauthier, T. D. Detecting trends using Spearman’s rank correlation coefficient. Environ. Forensics. 2 (4), 359-362 (2001).
- Morin, N., Miège, C., Coquery, M., Randon, J. Chemical calibration, performance, validation and applications of the polar organic chemical integrative sampler (POCIS) in aquatic environments. TrAC – Trend. Anal. Chem. 36, 144-175 (2012).
- . Water Quality – Sampling – Part 23: Guidance on Passive Sampling in Surface Waters. ISO 5667-23:2011. , (2011).
- Morin, N., Camilleri, J., Cren-Olivé, C., Coquery, M., Miège, C. Determination of uptake kinetics and sampling rates for 56 organic micropollutants using “pharmaceutical” POCIS. Talanta. 109, 61-73 (2013).
